Строение Вселенной. Теории. Интересные факты. Состав, строение и происхождение вселенной
Согласно современным представлениям, полученным в результате многовековых наблюдений и исследований, строение Вселенной в основных чертах следующее. Изученная часть пространства заполнена огромным количеством звезд – небесных тел, подобных нашему Солнцу.
Звезды рассеяны в пространстве неравномерно, они образуют системы, называемые галактиками. Галактики имеют в большинстве своем эллипсоидальную и сплюснутую, чечевицеобразную форму. Их размеры таковы, что свет, распространяясь со скоростью 300 000 км/сек, проходит расстояние от одного края галактики до другого за десятки и сотни тысяч лет.
Расстояния между отдельными галактиками еще больше - они в десятки раз превосходят размеры самих галактик. Число звезд в каждой галактике огромно - от сотен миллионов до сотен миллиардов звезд. С Земли галактики видны как слабые туманные пятна, и поэтому их раньше называли внегалактическими туманностями. Только в близких к нам галактиках и только на фотографиях, полученных самыми сильными телескопами, можно рассмотреть отдельные звезды.
Внутри галактик звезды распределены также неравномерно, концентрируясь к их центрам и образуя различные скопления. Пространство между звездами в галактиках и пространство между галактиками заполнено материей в виде газа, пыли, элементарных частиц, электромагнитного излучения и гравитационных полей. Плотность вещества межзвездной и межгалактической среды очень низка. Солнце и большинство звезд и звездных скоплений, наблюдаемых на небе, образуют систему, которую мы называем нашей Галактикой; огромное количество входящих в нее слабых звезд представляется невооруженному глазу белесой полосой, проходящей через все небо и называемой Млечным Путем.
Солнце - одна из многих миллиардов звезд Галактики. Но Солнце - не одинокая звезда: оно окружено планетами - темными телами, вроде нашей Земли. Планеты (не все) в свою очередь имеют спутников. Спутником Земли является Луна. Солнечной системе принадлежат также астероиды (малые планеты), кометы и метеорные тела.
Наука располагает данными, позволяющими утверждать, что многие звезды в нашей Галактике и звезды в других галактиках имеют планетные системы, подобные Солнечной. Во Вселенной все находится в движении. Движутся планеты и их спутники, кометы и метеорные тела; движутся Солнце и звезды в галактиках, движутся галактики друг относительно друга. Как нет пространства без материи, так нет и материи без движения.
Основные черты строения Вселенной, описанные выше, выявлены в результате огромной работы, которая велась в течение тысячелетий. Конечно, различные части Вселенной изучены с различной полнотой. Так, до XIX в. в основном изучалась Солнечная система и лишь с середины XIX в. началось успешное изучение строения Млечного Пути, а с начала XX в. - звездных систем.
Новая теория строения материи не отрицает современное представление о строении Вселенной, но существенно дополняет его. Кроме перечисленных составляющих ее, она состоит из эфира, представляющего собой вещественную материю с хаотически движущимися в ней a- и b-сферонами.
Ядра галактик могут представлять собой различные образования из перечисленных видов материи. Их состояние определяется возрастом и стадией развития галактического образования.
Некогда мировое пространство было заполнено исключительно только эфиром, состоящим из некоторой условно неразрывной вещественной материи и, движущихся в ней, α- и β-сферонов. При чем тело волн α-сферонов состоит из вещественной материи, а тело волн β-сферонов – из α-сферонов. К α-сферонам, находящимся в динамическом равновесии с эфиром, постоянно движется поток вещественной материи. Поток этой материи отдает энергию сферону, который, сжимаясь, аккумулирует ее в виде потенциальной энергии сжатой волны, и тут же (при раскрытии волны) возвращает эту энергию эфиру в виде волн вещественной материи. Поток вещественной материи к сферону вызывает гравитационные силы. Волны вещественной материи, формируемые α-сфероном, так же оказывают воздействие на волновые частицы, однако в силу своих особенностей их воздействие слабее. В связи с этим там, где имеется скопление α-сферонов, там возникает гравитационное поле, представляющее собой общий поток вещественной материи, движущийся к центу скопления. Под воздействием потока вещественной материи (или, как принято говорить, под воздействием гравитационных сил) из α- и β-сферонов формируется глобальное ядро, после распада которого и возникают атомы водорода.
Образовавшиеся атомы водорода, так же как и названные сфероны, способны формировать облака, которые под влиянием тех же сил гравитации уплотняются, в результате чего в центральной области облака, энергия атомов и молекул водорода становится очень высокой, и они начинают вступать в реакцию, так называемого, термоядерного синтеза.
Дальнейшие наблюдения и исследования должны объяснить еще очень многое в строении и развитии Вселенной. Они должны уточнить нарисованную выше картину, для чего необходимо будет решить много важных и принципиальных вопросов. И несмотря на огромную отдаленность небесных объектов, современные методы и средства исследований позволяют с уверенностью говорить о том, что многие из этих вопросов будут решены уже в недалеком будущем.
2.4. Возникновение планет.
Говоря о строении Вселенной, мы не можем обойти вопрос, связанный с возникновением планет. Какое-то время не столько в научных кругах, сколько в научно- популярных изданиях, часто задавался вопрос: существуют ли планеты вокруг звезд кроме Солнца? По сути, этот вопрос сам по себе наивен. Точно так же, как наивен вопрос: существует ли еще где-нибудь жизнь во Вселенной? Все эти вопросы вовсе не объясняются невежеством. Как правило, ими задаются люди интеллектуальные. Скорее всего, они связаны с подсознательным чувством нашей исключительности. Ответом на эти вопросы может быть только категоричное "да". Да, мы не одиноки во Вселенной (убедительные доводы этому приведены мной в главах о происхождении и эволюции жизни). Да, планеты существуют у большинства звезд нашей галактики. Существуют они и в других галактиках. В этом мы убедимся, выявив природу возникновения планет в Солнечной систкме.
По современным представлениям планеты Солнечной системы образовались из рассеянного облака в протосолнечной системе газопылевого облака. Однако это предположение не совсем согласуется с известными характеристиками планет. В частности, исходя из этих представлений, практически невозможно объяснить упорядоченное движение планет вокруг солнца в пределах, близких к плоскости вращения самого солнца. Даже в случае изначального упорядоченного вращения облака, планеты, после их формирования, должны были бы вращаться со значительным смещением плоскостей их обращения вокруг Солнца. В соответствии с моей гипотезой планеты Солнечной системы являются вторичными образованьями, вызванными активностью Солнца. На основе реальных характеристик тел, образующих Солнечную систему, можно предположить, что она сформировалась в три основных этапа. Наиболее удаляющимися от Солнца объектами являются кометы. Теоретически они могут иметь двоякое происхождение. Наряду с образованием их от солнечных выбросов, некоторые из них могут быть "пришельцами" от других звезд нашей галактики. Но в том и другом случаях в основном они должны состоять из легких химических элементов и их соединений. Кометы образуются из выбросов при глобальном взрыве звезды в период ее большой активности. Наибольшая активность должна быть в начальной стадии формирования, когда оболочка в основном состоит из легких химических элементов, а ядро находится в состоянии, соответствующем четвертой и пятой зонам на рис. 1. Большая энергия взрыва разрывает массу оболочки на мелкие части. В связи с этим масса их сравнительно невелика, а потому в них не возникает термоядерного синтеза. По этой причине основная масса комет состоит из замерзших газов.
Рождение комет, вероятно, является первым этапом формирования Солнечной системы. На втором этапе, после второго глобального взрыва, вероятно, образовались Плутон и сотни малых планет, подобных Quaoar, открытой в 2001 году. Впрочем, возможно, что некоторые самые удаленные планеты могли образоваться и при первом глобальном взрыве. Планеты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, – образовались уже в результате местных выбросов. Природа этих выбросов была описана выше. Существует закономерность – планеты и спутники вращаются по орбитам, находящимся в плоскости близкой плоскости вращения соответственно солнца и планет. Но главное, направление вращения солнца совпадает с направлением движения планет вокруг него. Это свидетельствует о том, что выбросы происходят в экваториальной области активного космического тела. Только этим возможно объяснить существование колец у Юпитера, Сатурна и Урана. На третьем этапе образовались планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Эти планеты вероятнее всего сформировались из местных солнечных выбросов в результате локальных взрывов, когда солнечная активность была уже значительно снижена.
Если эта гипотеза верна, а она достаточно аргументирована, то существование спутников у звезд, то есть планет, следует признать явлением закономерным. Звезда не может миновать активной стадии, когда происходят выбросы огромных масс ее в пространство.
Строение звезды.
В центре звезды сосредотачиваются ядра тяжелых атомов. Постепенно давление увеличивается настолько, что ядра атомов начинают разрушаться. Сначала они разрушаются на отдельные a-сфероны в состоянии a-Ж, затем переходят в состояние a-Т и, наконец прекращают свое существование в виде частиц с переходом в состояние вещественной материи. После этого звезда имеет зоны, соответствующие всем состояниям и формам материи.
В центре такой звезды находится ядро из вещественной материи. Это ядро, хотя и обладает большой массой, имеет сравнительно слабое гравитационное поле. В определенных случаях гравитационные силы ядра могут быть равны практически нулю. Ядро окружено оболочкой, состоящей из a-сферонов в состоянии a-Т. Эта зона непроницаема для вещественной материи и a-сферонов. Она представляет собой волну, находящуюся в динамическом равновесии с окружающей ее средой. Размеры и масса зоны из a-сферонов зависят от возраста и массы звезды. Вместе с этим от массы и размеров зависит частота ее колебаний, которая может находиться в пределах десятков, сотен, а возможно и более колебаний в секунду.
Следующая зона состоит из a-сферонов в состоянии a-Ж. Эта зона прозрачна для вещественной материи, но она не пропускает a-сфероны.
Следующая 4-я зона представляет собой твердое образование из ядер атомов, находящихся в состоянии n-Ж. Это состояние не описывалось в новой теории. Характеризуется оно тем, что так же, как и состояние a-Ж, непроницаемо для a-сферонов.
В 5-й зоне ядра, кроме ядер атомов в состоянии гиперонов, присутствуют и электроны в состоянии мезонов. Это образование находится так же в твердом состоянии, не проницаемом для b-сферонов, но пропускающим a-сфероны. Однако при раскрытии волны, в наружной ее части ядра атомов выходят из гиперонного состояния, и эта часть волны становится проницаемой для b-сферонов. Частота колебаний волны этой зоны еще меньше, чем у предыдущих.
Зона 6 представляет собой область жидкой плазмы, которая имеет колебания относительно центра с относительно большим периодом. Эта зона прозрачна для всех составляющих эфира.
Завершается активная составляющая звезды зоной, в которой плазма находится в газообразном состоянии. Период колебаний этой зоны относительно центра может измеряться месяцами и годами.
Представленная модель звезды находится в соответствии со всеми известными свойствами звезд, а так же позволяет объяснить то, что раньше находилось в противоречии с законами классической механики. В частности, с позиций современной науки необъяснимым оставалось поведение, так называемых черных дыр. В соответствии с существующими представлениями черные дыры, располагают огромной массой материи, сосредоточенной в ничтожно малых объемах. Считается, что гравитационные силы черной дыры таковы, что она поглощает даже свет. Все это не противоречит новой теории строения материи, а напротив подтверждает ее.
В соответствии с новой теорией взрыв происходит потому, что вместе с уплотнением черная дыра теряет гравитационную массу. С уменьшением гравитационной массы, уменьшается поток вещественной материи к черной дыре, а вместе с этим уменьшается сила ее давления на поверхность. Нарушается динамическое равновесие волн черной дыры – она взрывается.
Потоки вещественной материи образуют гравитационные поля. Поток вещественной материи несет энергию, за счет которой происходит ускорение атомов водорода (и других частиц), находящихся в свободном состоянии в эфире. Атомы водорода будут ускоренно двигаться к центру звезды. В свою очередь энергия атомов водорода, полученная в результате ускорения, используется при термоядерном синтезе атомов дейтерия, гелия и других более тяжелых атомов.
Более тяжелые атомы перемещаются ближе к центру звезды. При этом за счет дополнительного ускорения их кинетическая энергия увеличивается еще больше, что способствует синтезу сверхтяжелых атомов. Ближе к центру звезды под воздействием потоков эфира формируются все те зоны, которые были рассмотрены нами выше.
Синтез любых атомов происходит исключительно с поглощением энергии. Однако в процессе термоядерных реакций синтеза более тяжелых атомов, происходит распад одного из них на более легкие атомы. Именно энергия, высвобождающаяся при распаде атомов, излучается в виде фотонов и нейтрино.
Кроме описанных процессов в недрах звезды происходят и другие, более сложные процессы. В частности, на границе между пятой и шестой оболочками происходит синтез и распад сверхтяжелых атомов. Остановимся на этом подробнее.
Как мы уже говорили, каждая оболочка звезды по сути своей представляет макроскопическую волну. Пятая оболочка состоит из сверхтяжелых атомов. В фазе ее сжатия происходят местные выдавливания сверхтяжелых атомов в шестую оболочку, где давление меньше. Попав в среду с меньшим давлением, сверхтяжелые атомы начинают распадаться, высвобождая энергию, ранее затраченную на синтез. В месте выдавливания происходит мощный взрыв, который нарушает стройность оболочек. В связи с этим происходят вторичные возмущения, связанные с переходом вещества из одной оболочки в другую. В активной звезде, такие явления происходят постоянно, в связи с чем, ее оболочки вовсе не имеют четко ограниченные сферы. В процессе формирования звезды, возмущения, связанные с взрывами вытесненных сверхтяжелых атомных ядер, приводят к значительным выбросам звездной массы в пространство. Эти массы, как будет показано ниже, являются основой планет.
Как уже отмечалось, звезды и галактические образования во вселенной находятся в разных стадиях своего развития. В зависимости от возраста звезды и ее массы они могут проявлять себя как переменные звезды, различающиеся частотой колебаний наружной сферы (волны).
Современная наука подразделяет звезды на переменные по частоте изменения блеска звезды, частоте импульсов радиоизлучения и частоте рентгеновского излучения. При этом считается, что радиоизлучение присуще нейтронным звездам, а рентгеновское – черным дырам и нейтронным звездам, находящимся в паре с "нормальной" звездой.
На основе новой теории строения материи все виды пульсаций звезд и их излучение в различных диапазонах не требуют особых объяснений. Их природа очевидна – она заключается в волновом строении звезд.
Эволюция звезды связана с одним главным фактором – звезда под действием гравитационных сил уплотняется. При этом происходит последовательное формирование описанных выше сферических зон. Однако с того времени, когда в активной составляющей звезды сосредоточена вся масса бывшего водородного облака, наружные волны (сферические зоны) начинают последовательно переходить в состояние внутренних. Когда наружной оболочкой станет волна, состоящая из атомов в гиперонном состоянии, звезда в соответствии с современной терминологией становится нейтронной. Переход наружной волны в состояние n-Ж и далее в a-Ж приводит звезду в состояние черной дыры.
Зная описанные закономерности, нетрудно прийти к выводу, что, в частности, переменные звезды с изменяющейся светимостью представляют собой молодые образования, в которых волны с разным состоянием материи находятся в стадии формирования. В этот период звезды наиболее активны, особенно при начале формирования ядра в твердом состоянии. Наше Солнце, вероятно, относится к группе звезд, которые находятся на исходе этой стадии развития. То есть Солнце, вероятно уже сформировало твердое ядро и находится в стадии дальнейшего сжатия и формирования более плотного ядра.
Заключение.
Я рассмотрел наиболее популярные сложившиеся взгляды о строении Вселенной. Но наука не стоит на месте, и время от времени появляются новые теории. Возможно, что некоторые постулаты в скором времени будут пересмотрены.
Исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) сообщили, что ими получены данные о непостоянстве скорости света. Если эти результаты будут подтверждены, то все существующие сегодня представления о картине мироздания будут поставлены под сомнение. В физике существует так называемая постоянная тонкой структуры α, равная немного загадочному числу 1/137. Современные представления о строении нашей Вселенной основаны на безусловном постоянстве этой величины – в противном случае все мироздание должно быть устроено иначе. Эта константа связана с другими мировыми константами – зарядом электрона и постоянной Планка, но главное, что она обратно пропорциональна скорости света.
В настоящее время физики считают первые две величины надежными константами, и изменение альфы в сущности есть заявление об изменении скорости света в вакууме. А со времен создания Альбертом Эйнштейном специальной теории относительности (СТО) человечество привыкло к мысли о безусловном постоянстве скорости света, равной несусветной величине – 300 000 км/с. И если скорость света оказывается иной, то это ставит под сомнение и СТО, и все наши представления о картине мира.
Таким образом, современная скорость света вроде бы больше, чем в далеком прошлом. Хотя многие ученые считают, что на основании этих расчетов еще рано пересматривать физику, некоторые из них уже сейчас пытаются использовать полученные данные для объяснения парадоксов нашей Вселенной. Например, температура в огромных участках Вселенной приблизительно одинакова, что означает возможность обмена между ними энергией. При «небольшой» скорости света это невозможно, а вот более высокая скорость позволяет произвести обмен энергией.
Подводя итог, можно сказать, что Вселенная эта материя, которая не только до конца еще не изучена, но и время от времени подкидывает человечеству новые «сюрпризы». Хотелось бы верить, что новые открытия принесут нам только пользу и позволят человечеству покорять новые просторы.
Племя бошонго в центральной Африке верит, что издревле была только темнота, вода и великий бог Бумба. Однажды Бумбу так болел, что его вырвало. И так появилось Солнце. Оно высушило часть великого Океана, освободив заточенную под его водами землю. Наконец, Бумбу вырвало луной, звездами, а затем на свет появились некоторые животные. Первым стал леопард, за ним - крокодил, черепаха и, наконец, человек. Сегодня же мы поговорим о том, что такое Вселенная в современном представлении.
Расшифровка понятия
Вселенная - грандиозное, непостижимых размеров пространство, заполненное квазарами, пульсарами, черными дырами, галактиками и материей. Все эти компоненты находятся в постоянном взаимодействии и формируют наше мироздание в том виде, каким мы его себе представляем. Нередко звезды во Вселенной находятся не поодиночке, а в составе грандиозных скоплений. В некоторых из них может быть несколько сотен, а то и тысяч такого рода объектов. Астрономы говорят, что небольшие и средние скопления («лягушачья икра») образовались совсем недавно. А вот шаровидные образования - древние и очень древние, «помнящие» еще первичный космос. Вселенная таких образований содержит много.
Общие сведения о строении
Звезды и планеты образуют галактики. Вопреки распространенному мнению, системы галактик чрезвычайно подвижны и практически все время перемещаются в пространстве. Звезды - также величина непостоянная. Они зарождаются и погибают, превращаясь в пульсары и черные дыры. Наше Солнце - звезда «среднего пошиба». Живут такие (по меркам Вселенной) очень мало, не более 10-15 миллиардов лет. Конечно же, во Вселенной существуют миллиарды светил, по своим параметрам напоминающим наше солнце, и столько же систем, походящих на Солнечную. В частности, поблизости от нас располагается Туманность Андромеды.
Вот что такое Вселенная. Но все далеко не так просто, так как существует грандиозное количество тайн и противоречий, ответов на которые пока что нет.
Некоторые проблемы и противоречия теорий
Мифы древних народов о создании всего сущего, как многие другие до и после них, пытаются ответить на вопросы, которые всех нас интересуют. Почему мы здесь, откуда взялись планеты Вселенной? Откуда мы произошли? Конечно, более-менее внятные ответы мы начинаем получать только сейчас, когда наши технологии достигли определенного прогресса. Впрочем, за всю историю человека нередко встречались те представители людского племени, которые сопротивлялись идее того, что Вселенная вообще имела начало.
Аристотель и Кант
Например, Аристотель, самый известный из греческих философов, полагал, что "происхождение Вселенной" - термин неправильный, так как существовала она всегда. Что-то вечное более совершенно, чем что-то создаваемое. Мотивация для веры в вечность Вселенной была проста: Аристотель не желал признавать существование какого-то божества, которое бы могло ее создать. Разумеется, его противники в полемических спорах как раз-таки приводили пример создания Вселенной как свидетельство существования высшего разума. Канту долгое время не давал покоя один вопрос: «Что было перед тем, как возникла Вселенная?» Он чувствовал, что все теории, которые существовали на то время, имели множество логических противоречий. Ученым была разработана так называемая антитеза, которую до сих пор используют некоторые модели Вселенной. Вот ее положения:
- Если Вселенная имела начало, то почему она выжидала вечность перед своим возникновением?
- Если Вселенная вечна, то почему в ней вообще существует время; для чего вообще нужно отмерять вечность?
Конечно, для своего времени он задавал более чем правильные вопросы. Вот только сегодня они несколько устарели, но некоторые ученые, к величайшему сожалению, продолжают руководствоваться именно ими в своих исследованиях. Конец метаниям Канта (точнее, его продолжателей) положила теория Эйнштейна, проливающая свет на строение Вселенной. Чем же она так поразила научное сообщество?
Точка зрения Эйнштейна
В его теории относительности пространство и время больше не были Абсолютными, привязанными к какой-то точке отсчета. Он предположил, что они способны к динамическому развитию, которое определяется энергией во Вселенной. Время по Эйнштейну настолько неопределенно, что нет особой необходимости в его определении. Это походило бы на выяснение направления к югу от Южного полюса. Довольно бессмысленное занятие. Любое так называемое «начало» Вселенной было бы искусственно в том смысле, что можно было бы попытаться рассуждать о более «ранних» временах. Проще говоря, это проблема не столько физическая, сколько глубоко философская. Сегодня ее решением занимаются лучшие умы человечества, которые неустанно думают про образование первичных объектов в космическом пространстве.
Сегодня наиболее распространен позитивистский подход. Проще говоря, мы осмысляем само строение Вселенной так, как можем его представить. Ни у кого не получится спросить, является ли используемая модель истинной, нет ли других вариантов. Ее можно считать удачной, если она достаточно изящна и органически включает в себя все накопленные наблюдения. К сожалению, мы (скорее всего) неправильно интерпретируем некоторые факты, пользуясь искусственно созданными математическими моделями, что в дальнейшем приводит к искажению фактов об окружающем нас мире. Думая о том, что такое Вселенная, мы упускаем из виду миллионы фактов, которые пока еще попросту не открыты.
Современные сведения о возникновении Вселенной
«Средневековье Вселенной» — эра темноты, существовавшей перед появлением первых звезд и галактик.
Именно в те загадочные времена образовались первые тяжелые элементы, из которых созданы мы и весь окружающий нас мир. Теперь исследователи разрабатывают первичные модели Вселенной и методы для исследования тех явлений, которые происходили в то время. Современные астрономы говорят, что Вселенной примерно 13,7 миллиардов лет. Перед возникновением Вселенной космос был столь горячим, что все существовавшие атомы были разделены на положительно заряженные ядра и отрицательно заряженные электроны. Эти ионы блокировали весь свет, не давая ему распространяться. Царила Тьма, конца и края которой не было.
Первый свет
Спустя приблизительно 400 000 лет после Большого взрыва пространство остыло достаточно, чтобы разрозненные частицы смогли объединиться в атомы, образовав планеты Вселенной и... первый свет в космосе, отголоски которого до сих пор известны нам в качестве «светового горизонта». Что было до Большого взрыва, мы до сих пор не знаем. Возможно, тогда существовала какая-то иная Вселенная. Быть может, не было ничего. Великое Ничто… Именно на этом варианте настаивают многие философы и астрофизики.
Текущие модели предполагают, что первые галактики Вселенной начали формироваться спустя приблизительно 100 миллионов лет после Большого взрыва, положив начало нашему мирозданию. Процесс формирования галактик и звезд постепенно продолжался, пока большая часть водорода и гелия не была включена в состав новых солнц.
Тайны, ждущие своего исследователя
Существует много вопросов, ответить на которые могло бы помочь исследование первоначально происходивших процессов. Например, когда и как возникли чудовищно большие черные дыры, замеченные в сердцах фактически всех больших скоплений? Сегодня известно, что Млечный путь имеет черную дыру, вес которой составляет приблизительно 4 миллиона масс нашего Солнца, а некоторые древние галактики Вселенной имеют в своем составе черные дыры, размеры которых вообще сложно представить. Наиболее огромным является образование в системе ULAS J1120+0641. Ее черная дыра имеет вес, в 2 миллиарда раз превышающий массу нашего светила. Эта галактика возникла спустя только 770 миллионов лет после Большого взрыва.
В этом и заключается главная загадка: согласно современным представлениям, столь массивные образования просто бы не успели возникнуть. Так как они сформировались? Каковы «семена» этих черных дыр?
Темная материя
Наконец, темная материя, из которой, по мнению многих исследователей, на 80% состоит космос, Вселенная, до сих пор является «темной лошадкой». Мы до сих пор не знаем, какова природа темной материи. В частности, вызывает много вопросов ее строение и взаимодействие тех элементарных частиц, из которых состоит это таинственное вещество. Сегодня мы предполагаем, что ее составные части друг с другом практически не взаимодействуют, в то время как результаты наблюдений за некоторыми галактиками этому тезису противоречат.
О проблеме происхождения звезд
Другая проблема - вопрос о том, на что походили первые звезды, из которых образована звездная Вселенная. В условиях невероятного тепла и при чудовищном давлении в ядрах этих солнц относительно простые элементы, такие как водород и гелий, преобразовывались, в частности, в углерод, на котором основана наша жизнь. В настоящее время ученые считают, что самые первые звезды были во много раз больше солнца. Возможно, они жили всего пару сотен миллионов лет, а то и меньше (вероятно, именно так и образовались первые черные дыры).
Впрочем, некоторые из «старожилов» вполне могут существовать и в современном космосе. Они наверняка были очень бедны в отношении тяжелых элементов. Быть может, некоторые из этих образований могут до сих пор «скрываться» в ореоле Млечного пути. Эта тайна также до сих пор не открыта. С такими казусами приходится встречаться всякий раз, отвечая на вопрос: «Так что такое Вселенная?» Для исследования первых дней после ее возникновения чрезвычайно важен поиск наиболее ранних звезд и галактик. Естественно, что наиболее древними наверняка являются те объекты, которые располагаются на самом краю светового горизонта. Проблема только в том, что до тех мест могут дотянуться только наиболее мощные и сложные телескопы.
Огромные надежды исследователи возлагают на космический телескоп Джеймса Уэбба. Этот инструмент призван дать ученым ценнейшие сведения о первом поколении галактик, которые сформировались сразу после Большого взрыва. Изображений этих объектов в приемлемом качестве практически нет, так что великие открытия все еще впереди.
Удивительное «светило»
Все галактики распространяют свет. Какие-то образования светят сильно, какие-то отличаются умеренным «освещением». Но существует самая яркая галактика во вселенной, интенсивность свечения которой не похожа ни на что другое. Ее имя - WISE J224607.57-052635.0. Располагается эта «лампочка» на расстоянии целых 12,5 миллиардов световых лет от Солнечной системы, а светит она, как 300 триллионов Солнц разом. Заметим, что подобных образований на сегодняшний день существует около 20, причем не следует забывать о понятии «светового горизонта».
Проще говоря, со своего места мы видим только те объекты, образование которых произошло около 13 миллиардов лет тому назад. Дальние области недоступны взору наших телескопов просто потому, что свет оттуда банально не успел дойти. Так что в тех краях наверняка существует что-то аналогичное. Вот какая самая яркая галактика во Вселенной (точнее, в ее видимой части).
Вселенная - это весь окружающий нас бесконечный мир. Это другие планеты и звёзды, наша планета Земля, её растения и животные, в том числе и то, что находится за пределами Земли- космическое пространство, планеты, звёзды. Это материя без конца и края, принимающая самые разнообразные формы своего существования..
Некоторые астрономы считают, что вначале Вселенная представляла собой тугой сгусток очень плотного вещества. А потом, около 15 миллиардов лет назад, это вещество взорвалось. Произошел Большой взрыв. Первичная материя взорвалась и начала расширятся. Прошло много времени, и из этого облака раскалённых газов образовались звёзды и галактики. Галактики и по сей день отдаляются друг от друга, удаляясь от центра во всех направлениях, а значит, Вселенная продолжает расширятся. Даже самые современные астрономические средства не могут охватить всю Вселенную
Есть и другая теория происхождения Вселенной. Согласно ей, происхождение Вселенной, есть разумный творческий акт, осуществленный Богом, природа которого непостижима человеческим разумом.
Некоторые ученые предложили теорию так называемой "бесконечно пульсирующей Вселенной". В соответствии с этой теорией, Вселенная расширяется, а затем сжимается до сингулярности, затем вновь расширяется и снова сжимается. У нее нет ни начала, ни конца. Это снимает вопрос о происхождении Вселенной - она ниоткуда не возникает, а существует вечно.
Антропный (человеческий) принцип первым сформулировал в 1960 году Иглис Г.И. , но он является как бы неофициальным его автором. А официальным автором был ученый по фамилии Картер. Антропный принцип говорит о том, что в начале вселенной был план мироздания, венцом этого плана является возникновение жизни, а венцом жизни- человек. Антропный принцип очень хорошо укладывается в религиозную концепцию программирования жизни. Антропный принцип утверждает, что вселенная такая, какая она есть потому, что есть наблюдатель или же он должен появиться на определенном этапе развития
Современные гипотезы о происхождении Вселенной
По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла 13,7 ± 0,2 миллиарда лет назад из некоторого начального сингулярного состояния с гигантскими температурой и плотностью и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. В последнее время ученым удалось определить, что скорость расширения Вселенной, начиная с определённого момента в прошлом, постоянно увеличивается, что уточняет некоторые концепции теории Большого взрыва.
Успешное объяснение ряда явлений с помощью модели Большого взрыва привело к тому, что, как правило, не вызывает сомнения реальность происхождения микроволнового фонового излучения из расширяющегося первичного огненного шара в тот момент, когда вещество Вселенной стало прозрачным. Возможно, однако, что это слишком простое объяснение. В 1978 г., пытаясь найти обоснование для наблюдаемого соотношения фотонов и барионов (барионы - «тяжелые» элементарные частицы, к которым, в частности, относятся протоны и нейтроны) - 108:1, - М.Рис высказал предположение, что фоновое излучение может быть результатом «эпидемии» образования массивных звезд, начавшейся сразу после отделения излучения от вещества и до того, как возраст Вселенной достиг 1 млрд. лет. Продолжительность жизни этих звезд не могла превышать 10 млн. лет; многим из них было суждено пройти стадию сверхновых и выбросить в пространство тяжелые химические элементы, которые частично собрались в крупицы твердого вещества, образовав облака межзвездной пыли. Эта пыль, нагретая излучением догалактических звезд, могла, в свою очередь, испускать инфракрасное излучение, которое в силу его красного смещения, вызванного расширением Вселенной, наблюдается сейчас как микроволновое фоновое излучение.
Согласно новой модели формирования вселенной, предложенной астрофизиком Государственного университета Нью-Йорка Кеннетом Ланцеттой, на протяжении почти полумиллиарда лет после Большого Взрыва, формально считающегося моментом ее рождения, все в мире было погружено во мрак. И "разорвал" этот мрак гигантский звездный "взрыв", в результате которого вселенная начала приобретать тот вид, который мы наблюдаем в наши дни.
Эта теория полностью опровергает уже устоявшееся мнение о том, что формирование звезд шло постепенно после Большого Взрыва и достигло своего пика примерно 5 миллиардов лет назад. На основании анализа данных, полученного в результате наблюдений за зонами "глубокого космоса", Ланцетта сделал вывод о том, что процесс формирования звезд начался гораздо раньше Большого взрыва и проходил очень стремительно. Причем, чем процесс происходил тогда и происходит в настоящее время тем интенсивнее, чем ближе проходил у гипотетических "краев вселенной".
Согласно одной из альтернативных теорий (так называемой «бесконечно пульсирующей Вселенной»), мир никогда не возникал и никогда не исчезнет (или по другому рождается и умирает бесконечное количество раз), но обладает периодичностью, при этом под сотворением мира понимается точка отсчета после которой мир строится заново (она же обозначает и конец мира.
Строение Вселенной
Вселенная предстаёт перед нами всюду одинаковой - «сплошной» и однородной. Проще устройства и не придумать. Нужно сказать, что об этом люди уже давно подозревали. Указывая из соображений максимальной простоты устройства на общую однородность мира, замечательный мыслитель Паскаль (1623-1662) говорил, что мир - это круг, центр которого везде, а окружность нигде. Так с помощью наглядного геометрического образа он утверждал однородность мира.
У Вселенной есть и ещё одно важнейшее свойство, но о нем никогда даже и не догадывались. Вселенная находиться в движении - она расширяется. Расстояние между скоплениями и сверхскоплениями постоянно возрастает. Они как бы разбегаются друг от друга. А сеть ячеистой структуры растягивается.
Во все времена люди предпочитали считать Вселенную вечной и неизменной. Эта точка зрения господствовала вплоть до 20-х годов нашего века. В то время считалось, что она ограничена размерами нашей Галактики. Пути могут рождаться и умирать, Галактика все равно остается все той же, как неизменным остается лес, в котором поколение за поколением сменяются деревья.
Настоящий переворот в науке о Вселенной произвели в 1922 - 1924 годах работы ленинградского математика и физика А. Фридмана. Опираясь на только что созданную тогда А. Эйнштейном общую теорию относительности, он математически доказал, что мир - это не нечто застывшее и неизменное. Как единое целое он живет своей динамической жизнью, изменяется во времени, расширяясь или сжимаясь по строго определённым законам.
Фридман открыл подвижность звёздной Вселенной. Это было теоретическое предсказание, а выбор между расширением и сжатием нужно сделать на основании астрономических наблюдений. Такие наблюдения в 1928 - 1929 годах удалось проделать Хабблу, известному уже нам исследователю галактик.
Он обнаружил, что далёкие галактики и целые их коллективы движутся, удаляясь от нас во все стороны. Но так и должно выглядеть, в соответствии с предсказаниями Фридмана, общее расширение Вселенной.
Если Вселенная расширяется, то, значит, в далёком прошлом скопления были ближе друг к другу. Более того: из теории Фридмана следует, что пятнадцать - двадцать миллиардов лет назад ни звёзд, ни галактик ещё не было и всё вещество было перемешано и сжато до колоссальной плотности. Это вещество было тогда и немыслимо горячим. Из такого особого состояния и началось общее расширение, которое привело со временем к образованию Вселенной, какой мы видим и знаем её сейчас.
Общие представления о строении Вселенной складывались на протяжении всей истории астрономии. Однако только в нашем веке смогла появиться современная наука о строении и эволюции Вселенной - космология.
Были времена, когда мир людей ограничивался поверхностью Земли, находящейся у них под ногами. По мере развития техники человечество расширило свой кругозор. Теперь люди задумываются о том, есть ли границы у нашего мира и каковы масштабы Вселенной? На самом деле её реальные размеры не может представить себе ни один человек. Поскольку у нас нет подходящих ориентиров. Даже профессиональные астрономы рисуют себе (хотя бы в воображении) уменьшенные во много раз модели. Принципиальным является точное соотнесение габаритов, которые имеют объекты Вселенной. А при решении математических задач они вообще неважны, потому что оказываются просто числами, которыми оперирует астроном.
Про строение Солнечной системы
Чтобы говорить про масштабы Вселенной нужно сначала разобраться с тем, что находится к нам ближе всего. Во-первых, это звезда, которая называется Солнцем. Во-вторых - планеты, обращающиеся вокруг нее. Кроме них, есть еще спутники, движущиеся вокруг некоторых И не нужно забывать про
Планеты в этом перечне интересуют людей с давних пор, поскольку они являются самыми доступными для наблюдения. С их изучения начала развиваться наука о строении Вселенной — астрономия. Центром Солнечной системы признана звезда. Она является еще и самым большим её объектом. Если сравнивать с Землей, то Солнце по объему больше в миллион раз. Оно только кажется сравнительно маленьким, поскольку сильно удалено от нашей планеты.
Все планеты Солнечной системы делятся на три группы:
- Земная. В неё входят планеты, которые похожи на Землю по внешним признакам. Например, это Меркурий, Венера и Марс.
- Объекты-гиганты. Они имеют гораздо большие размеры по сравнению с первой группой. К тому же в их составе много газов, поэтому они еще называются газовыми. Сюда относят Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
- Планеты-карлики. Они, по сути, являются крупными астероидами. Один из них до недавнего времени был включен в состав основных планет — это Плутон.
Планеты «не разлетаются» от Солнца благодаря силе притяжения. А упасть на звезду они не могут из-за больших скоростей. Объекты действительно очень «шустрые». К примеру, скорость Земли приблизительно равна 30 километрам в секунду.
Как сравнить размеры объектов Солнечной системы?
Перед тем как вы попытаетесь представить себе масштабы Вселенной, стоит разобраться с Солнцем и планетами. Ведь их тоже бывает сложно соотнести друг с другом. Чаще всего условный размер огненной звезды отождествляют с бильярдным шаром, диаметр которого равен 7 см. Стоит отметить, что в реальности он достигает около 1400 тыс. км. В таком «игрушечном» макете первая планета от Солнца (Меркурий) оказывается на расстоянии 2 метров 80 сантиметров. При этом шарик Земли будет иметь в диаметре всего половину миллиметра. Он расположен от звезды на расстоянии 7,6 метра. Расстояние до Юпитера в этом масштабе будет равно 40 м, а до Плутона — 300.
Если говорить об объектах, которые находятся за пределами Солнечной системы, то самая близкая звезда — Проксима Центавра. Она будет удалена так сильно, что это упрощение оказывается слишком маленьким. И это при том, что она находится в пределах Галактики. Что же говорить про масштабы Вселенной. Как видим, она фактически безгранична. Всегда хочется узнать, как соотносятся Земля и Вселенная. И после получения ответа не верится в то, что наша планета и даже Галактика — ничтожная часть огромного мира.
Какие единицы применяются для измерения расстояний в космосе?
Сантиметр, метр и даже километр — все эти величины оказываются ничтожными уже в пределах Солнечной системы. Что же говорить о Вселенной. Чтобы указать расстояние в пределах Галактики, используется величина, названная световым годом. Это время, которое потребуется свету, движущемуся в течение одного года. Напомним, что одна световая секунда равна почти 300 тысячам км. Поэтому при переводе в привычные километры световой год оказывается приблизительно равным 10 тысячам миллиардов. Представить его невозможно, поэтому масштабы Вселенной невообразимы для человека. Если нужно указать расстояние между соседними галактиками, то и световой год оказывается недостаточным. Нужна еще более крупная величина. Ею оказался парсек, который равен 3,26 светового года.
Как устроена Галактика?
Она является гигантским образованием, состоящим из звезд и туманностей. Небольшую их часть видно каждую ночь на небосклоне. Структура нашей Галактики весьма сложная. Ее можно считать сильно сжатым эллипсоидом вращения. Причем у него выделяют экваториальную часть и центр. Экватор Галактики большей частью составляют газовые туманности и горячие массивные звезды. В Млечном Пути эта часть находится в центральной его области.
Солнечная система не является исключением из правил. Она тоже расположена вблизи экватора Галактики. Кстати, основная часть звезд образует огромный диск, диаметр которого равен 100 тысячам а толщина - 1500 . Если вернуться к тому масштабу, который был использован для представления Солнечной системы, то размеры Галактики станут соразмерны Это невероятная цифра. Поэтому Солнце с Землей оказываются крошками в Галактике.
Какие объекты существуют во Вселенной?
Перечислим самые основные:
- Звезды - массивные самосветящиеся шары. Они возникают из среды, состоящей и смеси пыли и газов. Большую их часть составляют водород и гелий.
- Реликтовое излучение. Им являются распространяющиеся в космосе. Его температура - 270 градусов Цельсия. Причём это излучение одинаково по всем направлениям. Это свойство называется изотропностью. К тому же с ним связывают некоторые загадки Вселенной. К примеру, стало ясно, что оно возникло в момент большого взрыва. То есть существует с самого начала существования Вселенной. Оно же подтверждает мысль о том, что она расширяется одинаково по всем направлениям. Причём это утверждение справедливо не только для настоящего времени. Так было и в самом начале.
- То есть скрытая масса. Это те объекты Вселенной, которые нельзя исследовать прямым наблюдением. Другими словами, они не излучают электромагнитные волны. Но оказывают гравитационное воздействие на другие тела.
- Черные дыры. Они недостаточно изучены, но весьма известны. Это произошло из-за массового описания таких объектов в фантастических произведениях. По сути, черной дырой является тело, от которого не может распространиться электромагнитное излучение из-за того, что вторая космическая скорость на нем равна Стоит вспомнить, что именно вторую космическую скорость необходимо сообщить предмету, чтобы он покинул космический объект.
Во Вселенной, кроме того, есть еще квазары и пульсары.
Загадочная Вселенная
В ней полно того, что еще до конца не открыто, не изучено. Да и то, что удалось обнаружить, частенько подбрасывает новые вопросы и связанные с ними загадки Вселенной. К ним можно отнести даже всем известную теорию «Большого взрыва». Она является действительно только условной доктриной, поскольку человечество может лишь догадываться о том, как это происходило.
Вторая загадка - возраст Вселенной. Его удается сосчитать приблизительно по уже упомянутому реликтовому излучению, наблюдением за шаровыми скоплениями и прочим объектам. Сегодня учёные сошлись во мнении, что возраст Вселенной приблизительно равен 13,7 миллиарда лет. Еще одна тайна — если жизнь на других планетах? Ведь не только в Солнечной системе возникли подходящие условия, и появилась Земля. И Вселенная, скорее всего, наполнена подобными образованиями.
Одна?
А что находится за пределами Вселенной? Что там, куда не проник человеческий взор? Есть ли что-то за этим рубежом? Если да, то сколько вселенных существует? Это вопросы, на которые ученым только предстоит найти ответы. Наш мир подобен коробке с сюрпризами. Когда-то казалось, что он состоит только из Земли и Солнца, с небольшим количеством звезд на небе. Потом мировоззрение расширилось. Соответственно, и границы раздвинулись. Не удивительно, что многие светлые умы уже давно пришли к выводу, что Вселенная - только часть еще более крупного образования.
class="part1">
Подробно:
Вселенная
Масштабы Вселенной
Звёздные системы
Вы знаете, что наша Земля со своим , другие планеты и их спутники, кометы и малые планеты обращаются вокруг Солнца, что все эти тела составляют Солнечную систему. В свою очередь, Солнце и все другие звёзды, видимые на небе, входят в огромную звёздную систему - нашу Галактику. Самая близкая к Солнечной системе звезда находится так далеко, что свет, который распространяется со скоростью 300000 км/с, идёт от неё до Земли более четырёх лет. Звёзды являются наиболее распространённым типом небесных тел, в одной только нашей Галактике их насчитывается несколько сотен миллиардов . Объём, занимаемый этой звёздной системой, так велик, что свет может пересечь его только за 100 тыс. лет.
Основными структурными единицами Вселенной являются «звёздные острова» - , подобные нашей. Одна из них находится в созвездии Андромеды. Это - гигантская галактика, похожая по своему строению на нашу и состоящая из сотен миллиардов звезд. Свет от неё до Земли идет более 2 млн. лет. Галактика Андромеды вместе с нашей Галактикой и еще несколькими галактиками меньшей массы образуют так называемую Местную группу . Некоторые из звездных систем этой группы, в том числе Большое и Малое Магеллановы Облака́, галактики в созвездиях Скульптора, Малой Медведицы, Дракона, Ориона, являются спутниками нашей Галактики. Вместе с ней они обращаются вокруг общего центра масс. Именно расположение и движение галактик определяет строение и структуру Вселенной в целом.
Галактики так далеки друг от друга, что невооруженным глазом можно видеть лишь три ближайшие: две - в Южном полушарии - Большое Магелланово облако, Малое Магелланово облако , а с северного всего одну - туманность Андромеды .
Карликовая галактика в созвездии Стрельца - самая близкая к . Эта небольшая галактика настолько близка, что Млечный Путь как бы поглощает её. Галактика в Стрельце лежит на расстоянии 80 тыс. световых лет от Солнца и 52 тыс. световых лет от центра Млечного Пути. Следующая самая близкая к нам галактика - Большое Магелланово Облако, находящееся в 170 тысячах световых лет от нас. До 1994 го́да, когда была открыта карликовая галактика в созвездии Стрельца, думали, что самой близкой галактикой является Большое Магелланово Облако.
Первоначально карликовая галактика в Стрельце представляла собой сферу примерно в 1000 световых лет в поперечнике. Но теперь её форма искажена гравитацией Млечного Пути, и галактика растянулась в длину на 10 тыс. световых лет. Несколько миллионов звёзд, которые принадлежат карлику в Стрельце, ныне рассеяны по всему созвездию Стрельца. Поэтому, если просто смотреть на небо, то звёзды этой галактики невозможно отличить от звёзд нашей собственной Галактики.
Космические расстояния
От наиболее удаленных галактик свет доходит до Земли за 10 млрд. лет . Значительная часть вещества звёзд и галактик находится в таких условиях, создать которые в земных лабораториях невозможно. Всё космическое пространство заполнено электромагнитным излучением, гравитационными и магнитными полями, между звездами в галактиках и между галактиками находится очень разреже́нное вещество в виде газа, пыли, отдельных молекул, атомов и ионов, атомных ядер и элементарных частиц. Как известно, расстояние до ближайшего к Земле небесного тела - Луны составляет примерно 400000 км. Наиболее удаленные объекты располагаются от нас на расстоянии, которое превышает расстояние до Луны более чем в 10 раз. Попробуем представить размеры небесных тел и расстояния между ними во Вселенной, воспользовавшись хорошо известной моделью - школьным глобусом Земли, который в 50 млн. раз меньше нашей планеты. В этом случае мы должны изобразить Луну шариком диаметром примерно 7 см, находящимся от глобуса на расстоянии около 7,5 м. Модель Солнца будет иметь диаметр 28 м и находиться на расстоянии 3 км, а модель Плутона - самой далекой планеты Солнечной системы - будет удалена от нас на 120 км. Ближайшая к нам звезда при таком масштабе модели будет располагаться на расстоянии примерно 800000 км, т. е. в 2 раза дальше, чем Луна. Размеры нашей Галактики сократятся примерно до размеров Солнечной системы, но самые далекие звезды всё же будут находиться за её пределами.
Поскольку все галактики от нас удаляются, невольно складывается впечатление, что наша Галактика находится в центре расширения, в неподвижной центральной точке расширяющейся Вселенной. В действительности же мы имеем дело с одной из астрономических иллюзий. Расширение Вселенной происходит таким образом, что в нём нет «преимущественной» неподвижной точки. Какие бы две галактики мы ни выбрали, расстояние между ними с течением времени будет возрастать. А это значит, что на какой бы из галактик ни оказался наблюдатель, он также увидит картину разбегания звездных островов, аналогичную той, какую видим и мы.
Местная группа со скоростью, равной нескольким сотням километров в секунду, движется по направлению к ещё одному скоплению галактик в созвездии Девы. Скопление в Деве является центром ещё более гигантской системы звёздных островов - Сверхскопления галактик , которое включает в себя и Местную группу вместе с нашей Галактикой. Согласно наблюдательным данным, сверхскопления включают в себя свыше 90 % всех существующих галактик и занимают около 10 % всего объема пространства нашей Вселенной. Сверхскопления обладают массами порядка 10 15 масс Солнца. Современным средствам астрономических исследований доступна колоссальная область пространства радиусом около 10-12 млрд. световых лет. В этой области, по современным оценкам, расположено 10 10 галактик. Их совокупность получила название Метагалактики.
Итак, мы живем в нестационарной, расширяющейся Вселенной, которая изменяется со временем и прошлое которой нетождественно её современному состоянию, а современное - будущему.
